在 2018 年，天网与人类展开了一场激烈的战争，导致世界陷入末世的状态。反抗军的领袖约翰·康纳（克里斯蒂安·贝尔饰）与战友们执行一项任务时，发现了战胜天网的新思路。然而，天网也不甘示弱，推出了新的目标排名。康纳的父亲凯尔·瑞斯（赫然在列）也位居榜首。与此同时，一名强壮男子马库斯（萨姆·沃辛顿饰）出现在洛杉矶的废墟中，他忘记了自己的过去经历。在与反抗军战士瑞斯的相遇后，马库斯与反抗军女战士布莱尔组队，前往反抗军总部。然而，在途中，他们遭到机械人的袭击，瑞斯被俘。落单的马库斯在布莱尔的帮助下，与注定要相遇的康纳碰面。然而，人类与机械的对立让康纳不得不将马库斯视为敌人。
此时，瑞斯被困在天网中心，生死未卜。与此同时，反抗军高层却不肯推迟强攻计划，剩余的时间对康纳来说十分紧迫。为了拯救瑞斯，康纳只能选择冒险进行一场潜入行动，赌上自己的性命和荣誉。